(57)【要約】  【課題】  小型化・薄型化を図ることができ尚かつ受光感度が高く指向角が広い受光モジュールを提供する。  【解決手段】  半球状の集光レンズ７ａ及び７ｂと、集光レンズ７ａによって集光された光を受光するフォトダイオード２ａと、集光レンズ７ｂによって集光された光を受光するフォトダイオード２ｂと、フォトダイオード２ａから出力される電流信号及びフォトダイオード２ｂから出力される電流信号を入力する信号処理ＬＳＩ３とを備える受光モジュール。【選択図】      図３
2005353928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の集光レンズと、
第２の集光レンズと、
第１の集光レンズによって集光された光を受光する第１の受光素子と、
第２の集光レンズによって集光された光を受光する第２の受光素子と、
第１の受光素子から出力される電流信号及び第２の受光素子から出力される電流信号を入力する信号処理部とを備えることを特徴とする受光モジュール。
【請求項２】
第１の集光レンズと第２の集光レンズとが互いに異なる形状である請求項１に記載の受光モジュール。
【請求項３】
第１の集光レンズと第２の集光レンズの少なくとも一つが、非半球形状であって半球形状に比べて指向角が狭く特定方向からの光の集光率が高くなる形状である請求項１または請求項２に記載の受光モジュール。
【請求項４】
第１の集光レンズと第２の集光レンズとの間に平坦部を設ける請求項１〜３のいずれかに記載の受光モジュール。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の受光モジュールと、前記受光モジュールの信号処理部から出力される信号に基づいて機器全体を制御する制御部とを備えることを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光した光信号を電流信号に変換し、その電流信号に信号処理を施して出力する受光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の受光モジュールとしては、例えば図１４に示す面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールや図１５に示す面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールが挙げられる。
【０００３】
図１４に示す面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールは、シールドケース１０に覆われた構造であり、シールドケース１０の開口部から樹脂製の集光レンズ１１が露出している。内部の受光素子（図示せず）は集光レンズ１１によって集光された光を電流信号に変換し、内部の信号処理回路（図示せず）は前記受光素子から出力される電流信号を処理して、シールドケース１０の側面に設けられた電極１２に出力する。図１４に示す面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールの底面サイズは例えば４．５ｍｍ×５．０ｍｍである。
【０００４】
図１５に示す面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールにおいて、受光素子（図示せず）及び信号処理回路（図示せず）が基板１３上に実装されている。基板１３の上面は樹脂製の封止部材１４によって封止される。封止部材１４の上部中央には半球状の集光レンズ１５が形成される。なお、集光レンズ１５は前記受光素子の真上に位置する。また、前記信号処理回路の信号出力端子に電気的に接続される電極１６ａ及び信号処理回路の電源入力端子に電気的に接続される電極１６ｂ及び１６ｃが基板１３の側面に設けられる。図１５に示す面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールの底面サイズは例えば５．２ｍｍ×８．３ｍｍである。
【特許文献１】特開平１１−６８１７１号公報（第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールでは、小型化・薄型化を図るために、集光レンズを小さくする必要があり、受光感度が低くなるという問題があった。また、正面光の受光感度を向上させるために集光レンズを正面光の集光率が高くなる形状にすると、指向角が狭くなるという問題があった。
【０００６】
なお、特許文献１において提案されている赤外線データ通信モジュールは、発光素子の発光効率を向上させることはできるが、受光素子の受光感度を向上させることはできなかった。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑み、小型化・薄型化を図ることができ尚かつ受光感度が高く指向角が広い受光モジュール及びそれを備えた電気機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明に係る受光モジュールは、第１の集光レンズと、第２の集光レンズと、第１の集光レンズによって集光された光を受光する第１の受光素子と、第２の集光レンズによって集光された光を受光する第２の受光素子と、第１の受光素子から出力される電流信号及び第２の受光素子から出力される電流信号を入力する信号処理部とを備える構成である。
【０００９】
このような構成によると、集光レンズと受光素子から成る受光部が２つあるので、集光レンズを大型化することなく受光感度を向上させることができる。集光レンズを大型化しなくてよいので、小型化・薄型化を図ることができる。また、集光レンズと受光素子から成る受光部が２つあるので、それらの受光部を離して配置することによって指向角を広くすることができる。
【００１０】
さらに、第１の集光レンズと第２の集光レンズとが互いに異なる形状であってもよい。なお、異なる形状とは、第１の集光レンズと第２の集光レンズとが非相似形である場合（例えば一方が半球状であり、他方が非半球状である場合）だけでなく、第１の集光レンズと第２の集光レンズとが相似形である場合（例えば、両者ともに球状であるが互いにサイズが異なる場合）も含む。これにより、受光モジュールの指向角特性の設定自由度が増す。
【００１１】
また、第１の集光レンズと第２の集光レンズとの間に平坦部を設けてもよい。第１の集光レンズと第２の集光レンズとの間に平坦部を設けない構成では一方の集光レンズが障害となって他方の集光レンズによって集光された光を受光する受光素子が受光できなかった入射角の光信号も、第１の集光レンズと第２の集光レンズとの間に平坦部を設けることで、一方の集光レンズが障害とならなくなるので、他方の集光レンズによって集光された光を受光する受光素子が受光でき、指向角をより一層広くすることができる。
【００１２】
上記いずれかの構成の受光モジュールにおいて、第１の集光レンズと第２の集光レンズの少なくとも一つが、非半球形状であって半球形状に比べて指向角が狭く特定方向からの光の集光率が高くなる形状であってもよい。これにより、受光モジュールの指向角特性の設定自由度が増す。
【００１３】
また、本発明に係る電気機器は、上記いずれかの構成の受光モジュールと、前記受光モジュールの信号処理部から出力される信号に基づいて機器全体を制御する制御部とを備える構成としている。
【００１４】
このような構成によると、受光モジュールの受光感度が高く指向角が広いので、電気機器の使い勝手が向上する。また、受光モジュールの小型化・薄型化を図ることができるので、電気機器の設計自由度が増す。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、小型化・薄型化を図ることができ尚かつ受光感度が高く指向角が広い受光モジュール及びそれを備えた電気機器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の一実施形態について図面を参照して以下に説明する。本発明に係る受光モジュールとして、ここでは面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールを例に挙げて説明する。本発明に係る面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールの斜視図、上面図、側面断面図をそれぞれ図１〜図３に示す。なお、本発明に係る面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュール１（以下、受光モジュール１という）の底面サイズは例えば８．０ｍｍ×２．２ｍｍである。
【００１７】
受光モジュール１において、フォトダイオード２ａ及び２ｂ並びに信号処理ＬＳＩ３は、ペースト４によって基板５上に固定されている。また、フォトダイオード２ａの出力端子と信号処理ＬＳＩ３の信号入力端子はボンディングワイヤ６ａによって接続され、フォトダイオード２ｂの出力端子と信号処理ＬＳＩ３の信号入力端子はボンディングワイヤ６ｂによって接続される。基板２の上面は赤外線を透過する樹脂製の封止部材７によって封止される。封止部材７の上部には半球状の集光レンズ７ａ及び７ｂが形成される。
【００１８】
指向角を広くする観点から集光レンズ７ａと集光レンズ７ｂの距離は長い方が望ましい。集光レンズ７ａと集光レンズ７ｂの距離を長くすると、封止部材７の上部中央に平坦部を形成することができる。
【００１９】
図１３（ａ）に示すように第１の集光レンズと第２の集光レンズとの間に平坦部を設けない構成では集光レンズ７ａが障害となって集光レンズ７ｂによって集光された光を受光する受光素子２ｂが受光できなかった入射角の光信号ＬＳ０も、図１３（ｂ）に示すように集光レンズ７ａと集光レンズ７ｂとの間に平坦部７ｃを設けることで、集光レンズ７ａが障害とならなくなるので、集光レンズ７ｂによって集光された光を受光する受光素子２ｂが受光でき、指向角をより一層広くすることができる。
【００２０】
また、封止部材７の上部中央に平坦部を設けると、受光モジュールを搬送する際の真空チャックを封止部材７の上部中央で行え重心バランスが良くなるので、受光モジュールの端部でしか真空チャックを行えない図１５に示す従来の受光モジュールよりもチャッキングが安定し、実装効率が向上する。
【００２１】
集光レンズ７ａはフォトダイオード２ａの真上に位置し、集光レンズ７ｂはフォトダイオード２ｂの真上に位置する。また、信号処理ＬＳＩ３の信号出力端子に電気的に接続される電極８ａ並びに信号処理ＬＳＩ３の電源入力端子に電気的に接続される電極８ｂ及び８ｃが基板５の側面に設けられる。なお、信号処理ＬＳＩ３の信号出力端子に電気的に接続される電極及び信号処理ＬＳＩ３の電源入力端子に電気的に接続される電極を基板５の側面のみならず基板５の底面にも設けるようにしてもよい。これにより、受光モジュールの設置方向の自由度が増す。
【００２２】
フォトダイオード２ａは集光レンズ７ａによって集光された光を電流信号に変換し、フォトダイオード２ｂは集光レンズ７ｂによって集光された光を電流信号に変換する。そして、信号処理ＬＳＩ３はフォトダイオード２ａ及び２ｂから出力される電流信号を入力し各種処理（例えば、入力信号を電圧信号に変換する電流−電圧変換処理、前記電圧信号の不要成分を除去する帯域制限処理、帯域制限処理後の電圧信号を所定の時定数で積分処理、及び積分処理後の電圧信号と基準信号との比較処理）を施したのち、電極８ａに出力する。
【００２３】
以下の説明において適宜参照する図５〜図８、図１０〜図１２において図３と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。凹部に設けられた受光モジュール１の指向角特性を図４に示す。ここで、光信号の入射角とは、赤外線リモコン送信機から送信される光信号（赤外線信号）の進行方向とフォトダイオード２ａ及び２ｂの受光面の垂直方向とが成す鋭角側の角度をいう。そして、赤外線リモコン送信機から送信される光信号ＬＳの進行方向が図６に示す方向であるときの光信号の入射角をプラスとし、赤外線リモコン送信機から送信される光信号ＬＳの進行方向が図７に示す方向であるときの光信号の入射角をマイナスとしている。なお、図４においては、比較のために凹部に設けられた図１５に示す従来の受光モジュールの指向角特性も示している。Ｔ１は受光モジュール１の指向角特性線であり、Ｔ２は図１５に示す従来の受光モジュールの指向角特性線である。
【００２４】
光信号ＬＳの入射角の絶対値が小さい場合（例えば、図５に示す状態）、受光モジュール１は、二つのフォトダイオード２ａ及び２ｂが赤外線リモコン送信機から送信される光信号ＬＳを受光するので、一つの受光素子しか具備していない図１５に示す従来の受光モジュールに比べて受光感度が高くなる。したがって、受光モジュール１は、正面光の受光感度が高い、即ち光信号の入射角がゼロのときの受光感度が高い。
【００２５】
一方、図１５に示す従来の受光モジュールでは凹部の側壁が障害となって光信号ＬＳを受光できない程光信号ＬＳの入射角の絶対値が大きい場合、受光モジュール１は、凹部の側壁９が障害となって一方のフォトダイオード（図６のときはフォトダイオード２ａ、図７のときはフォトダイオード２ｂ）が赤外線リモコン送信機から送信される光信号ＬＳを受光できなくても、他方のフォトダイオード（図６のときはフォトダイオード２ｂ、図７のときはフォトダイオード２ａ）が赤外線リモコン送信機から送信される光信号ＬＳを受光できるので、受光感度の低下を抑制することができる。これにより、指向角が広くなる。
【００２６】
次に、本発明に係る面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールの他の実施態様を図８に示す。図８に示す受光モジュールと図３に示す受光モジュールの異なる点は、集光レンズの形状のみである。
【００２７】
図８に示す受光モジュールにおいては、フォトダイオード２ａの真上に位置する集光レンズ７ｃのサイズをフォトダイオード２ｂの真上に位置する集光レンズ７ｂのサイズより大きくしている。これにより、光信号の入射角がマイナスである場合の集光率を向上させることができるので、光信号の入射角がマイナスである場合の受光感度が向上する。したがって、凹部に設けられた受光モジュール１の指向角特性は図９のＴ１’のようになる。なお、図９においては、比較のために凹部に設けられた図１５に示す従来の受光モジュールの指向角特性線Ｔ２も示している。
【００２８】
図８に示す受光モジュールは、例えばカーオーディオ機器に搭載し、運転席側のみの受光感度を向上させる場合等、光信号の入射角が特定範囲（ゼロ近傍を除く）にあるときの受光感度を向上させる場合に有用である。
【００２９】
また、本発明に係る面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールの更に他の実施態様を図１０〜図１２にそれぞれ示す。図１０〜図１２に示す受光モジュールと図３に示す受光モジュールの異なる点は、集光レンズの形状のみである。
【００３０】
図１０に示す受光モジュールにおいては、フォトダイオード２ａの真上に位置する集光レンズ７ｅの形状を非半球形状であって半球形状に比べて指向角が狭く入射角がマイナスである光の集光率が高くなる形状とし、フォトダイオード２ｂの真上に位置する集光レンズ７ｆの形状を非半球形状であって半球形状に比べて指向角が狭く入射角がプラスである光の集光率が高くなる形状としている。これにより、光信号の入射角の絶対値が大きい範囲での受光感度を向上させることできる。なお、図３に示す実施態様に比べると正面光の受光感度は低下するが、フォトダイオードが２つあるので、従来の受光モジュールに比べると正面光の受光感度を大きくすることができる。
【００３１】
図１１に示す受光モジュールにおいては、フォトダイオード２ａの真上に位置する集光レンズ７ｇの形状を半球形状とし、フォトダイオード２ｂの真上に位置する集光レンズ７ｆの形状を非半球形状であって半球形状に比べて指向角が狭く正面光の集光率が高くなる形状としている。これにより、正面光の受光感度をより一層高くすることができる。ただし、受光レンズ７ｈの指向角が狭くなっているので、光信号の入射角がプラスの場合の受光感度は図３に示す実施態様に比べると低下する。
【００３２】
図１２に示す受光モジュールは凹部に設けられないことを前提としている。図１２に示す受光モジュールにおいては、フォトダイオード２ａの真上に位置する集光レンズ７ｉの形状を非半球形状であって半球形状に比べて指向角が狭く入射角がプラスである光の集光率が高くなる形状とし、フォトダイオード２ｂの真上に位置する集光レンズ７ｊの形状を非半球形状であって半球形状に比べて指向角が狭く入射角がマイナスである光の集光率が高くなる形状としている。これにより、光信号の入射角の絶対値が大きい範囲での受光感度を向上させることできる。なお、図３に示す実施態様に比べると正面光の受光感度は低下するが、フォトダイオードが２つあるので、従来の受光モジュールに比べると正面光の受光感度を大きくすることができる。
【００３３】
なお、本発明に係る受光モジュールは、当該受光モジュールの信号処理ＬＳＩから出力される信号に基づいて機器全体を制御する制御部を備えた各種電気機器（例えば、ＴＶやオーディオ機器等）に搭載することができる。また、本実施形態では受光素子としてフォトダイオードを用いたが、フォトトランジスタ等の他の受光素子を用いても構わない。また、本発明に係る面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールの集光レンズの形状は、上述した実施形態に限定されるものではなく、用途に応じて適宜設計変更すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】は、本発明に係る面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールの斜視図である。
【図２】は、本発明に係る面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールの上面図である。
【図３】は、本発明に係る面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールの側面断面図である。
【図４】は、本発明に係る面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールの指向角特性を示す図である。
【図５】は、光信号の入射角がゼロの状態を示す図である。
【図６】は、光信号の入射角がプラスの状態を示す図である。
【図７】は、光信号の入射角がマイナスの状態を示す図である。
【図８】は、本発明に係る面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールの他の実施態様を示す図である。
【図９】は、図８に示す受光モジュールの指向角特性を示す図である。
【図１０】は、本発明に係る面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールの更に他の実施態様を示す図である。
【図１１】は、本発明に係る面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールの更に他の実施態様を示す図である。
【図１２】は、本発明に係る面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールの更に他の実施態様を示す図である。
【図１３】は、平坦部を有しない本発明に係る面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールの正面図及び平坦部を有する本発明に係る面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールの正面図である。
【図１４】は、従来の面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールの斜視図である。
【図１５】は、従来の他の面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュールの斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    本発明に係る面実装用小型パッケージ赤外線リモコン受光モジュール
２ａ、２ｂ    フォトダイオード
３    信号処理ＬＳＩ
４    ペースト
５    基板
６ａ、６ｂ    ボンディングワイヤ
７    封止部材
７ａ〜７ｊ    集光レンズ
８ａ〜８ｃ    電極
【図１】
2005353928.tif 000003
【図２】
2005353928.tif 000004
【図３】
2005353928.tif 000005
【図４】
2005353928.tif 000006
【図５】
2005353928.tif 000007
【図６】
2005353928.tif 000008
【図７】
2005353928.tif 000009
【図８】
2005353928.tif 000010
【図９】
2005353928.tif 000011
【図１０】
2005353928.tif 000012
【図１１】
2005353928.tif 000013
【図１２】
2005353928.tif 000014
【図１３】
2005353928.tif 000015
【図１４】
2005353928.tif 000016
【図１５】
2005353928.tif 000017